欧洲细网格数值产品在宣城市的检验分析

周宗圣 华 华 邱丽芳

（宣城市气象局,安徽 宣城 242000）

1 引言

降水和温度是天气预报业务的重要组成部分，其准确率关系到天气预报的质量，也对人们的生活、生产及其他各行各业都有很大影响。目前，数值预报已成为天气预报业务的主要依赖手段。随着气象科学、高性能计算机和观测系统的不断发展，数值预报变得更为重要。但是数值模式的初值及物理过程本身就存在一定的误差，而且研究表明数值预报在不同地域和不同天气系统背景下的准确率也是不一样的[1]。随着气象业务现代化建设的迅速发展，数值天气预报模式日趋完善，预报精度不断提高，但是预报值与实际值之间始终存在误差，且随着预报时效的延长，预报准确率逐渐下降，误差逐渐增大[2-3]。因此，有必要对数值预报进行评估和检验。欧洲中心数值预报是天气预报业务和服务中的一个重要参考依据[4-6]，天气预报员经常将其作为参考，但没有对其预报结果做出有效检验。研究发现，采用科学的方法对数值产品检验订正，可以很大程度地提高实际预报的准确率，也可以让预报结果在实际工作中得到更好的参考。

2 资料和方法

本文选用2017年宣城市7个国家级观测站和61个区域站的观测资料，以及欧洲中心细网格降水和2米温度预报数据，起报时次为20时，预报时效选用24小时。将数值预报格点资料利用双线性插值方法，插值到选取的68个站点，获得每个站点的预报值。检验时段为2017年1月—12月，降水采用TS方法进行检验。

式中NA为预报正确站（次）数、NB为空报站（次）数、NC为漏报站（次）数。检验项目为暴雨、大雨、中雨、小雨和晴雨准确率。

2米温度分别选取预报值中的最大值和最小值作为当天的最高气温和最低气温，根据《中短期天气预报质量检验办法(试行)》中给出的温度预报检验方法，计算出各站的预报准确率和平均误差。温度预报准确率的实际含义是温度预报绝对误差≤2 ℃的百分率。设Fi为某格点第i天的预报温度，Qi为某格点第i天的实况温度，Nr为预报正确的天数，N为预报的总天数。具体计算公式如下：

计算出2017年2米温度的预报准确率和平均误差，对检验结果进行细化分析，根据误差对各站点进行订正，并对订正结果进行检验。

3 降水预报分析

3.1 全年降水TS和预报偏差

2017年全年不同降水量级24小时时效的TS评分情况和晴雨准确率如图1所示，从中可以看出晴雨准确率达到了72%，说明欧洲细网格对晴雨预报的可信度较高；不同量级降水呈现出随量级增大TS评分下降的趋势，小雨评分最高（30.6%），暴雨最低（16%）。

图1 2017年全年降水TS评分和晴雨准确率

选取的68个站点2017年降水预报值平均偏高6.9 mm，不同地区预报偏差分布如图2所示，全市大部分地区降水预报值偏高，宣州区北部、广德北部以及泾县西南部降水预报值偏低。总体来看，宣城市中部预报偏差较小，而北部和南部预报偏差较大。

图2 2017年降水偏差（单位：mm）

3.2 汛期TS评分分析

每年汛期容易出现灾害天气，因此单独对汛期降水预报TS评分进行分析，如图3。可以看到晴雨准确率超过60%，预报可信度较好，大雨和小雨的TS评分相比暴雨和中雨更高，小雨的TS评分最高（32%），暴雨最低（17%）。结果表明，欧洲细网格数值产品在晴雨预报上具有一定优势，而暴雨预报的准确率仍然偏低，对于一般性降水的预报有一定的参考价值，特别是小量级降水的预报。

图3 2017年汛期降水TS评分

4 2米温度预报质量的分析

4.1 2017年2米温度预报平均误差和准确率

通过计算，得到了最高气温预报准确率为34.1%，最低气温预报准确率为63.5%；最低气温全年平均误差为1.1 ℃，最高气温全年平均误差为-2.6 ℃。可以看出最低气温不仅预报准确率高，预报误差也相对较小，因此最低气温的预报总体较最高气温更有参考价值。

图4是宣城市不同地区的最低气温和最高气温预报值的年平均误差，可以看出最低气温预报值除宣州区北部偏低外，其余地区均偏高；而最高气温预报值在全市各地区均偏低。

图4 最低气温（左）和最高气温（右）年平均误差分布

68个站点最高气温和最低气温预报准确率分布如图5、图6所示，可以看到最低气温预报准确率分布较均匀，准确率更高，各站点预报准确率在60%附近浮动；但最高气温预报准确率相对波动更大，且准确率偏低。并且，7个国家站的温度预报准确率相对区域站更好。

图5 2017年最高气温准确率

图6 2017年最低气温准确率

4.2 2米温度不同季节预报准确率和误差情况

对宣城市不同季节的气温预报准确率和误差进行分析，结果如图7、图8所示。从最高气温来看，四季预报准确率均较低（春季30.8%，夏季24.1%，秋季43.0%，冬季38.7%），其中秋冬预报准确率较春夏更高，但总体参考价值不大，春夏秋冬四季的平均误差分别为-2.5 ℃、-2.1 ℃、-2.0 ℃、-2.4 ℃；从最低气温来看，春夏秋冬四季预报准确率分别为58.1%、68.9%、74.8%、48.7%，平均误差分别为1.6 ℃、0.9 ℃、1.4 ℃、2.3 ℃，可以看到四季最低气温预报准确率均较高，其中夏秋的预报准确率较春冬更好，冬季预报效果相对较差，但总体有一定的参考价值。

图7 最高气温不同季节预报误差和准确率

图8 最低气温不同季节预报误差和准确率

另外对不同地区四季预报误差的分布（图略）进行分析，在春夏秋冬四季中各站最高气温预报误差均表现为偏低，并且可以发现泾县、旌德、绩溪偏低较多。各站最低气温预报误差则表现为宣州区和郎溪北部偏低，其余地区总体偏高的分布特征。

5 订正检验

利用各站的欧洲细网格2米温度的预报误差对2018年2米温度进行订正，订正后最高气温平均准确率达到59.4%，分季节来看春夏秋冬分别提高了19.8%、27.5%、19.7%、15.5%，夏季订正效果最佳，冬季订正效果相对较差，但总体还是提升很多，对预报参考有更好的应用效果。

由于最低气温本来预报准确率就比较高，因此订正后预报效果提升不如最高气温明显。订正后平均预报准确率达到69.6%。冬季的预报准确率提高最明显，为8.2%，其余季节准确提高均在5%左右，订正后使欧洲细网格的2米温度预报更具参考价值。

订正后68个选用站点预报准确率均有提高（如图9、图10），其中最高气温的预报准确率有明显提升。另外可以看到，订正后国家站的气温预报效果都非常好，最高气温预报准确率均达到65%以上，泾县最高，达到76%；而最低气温预报准确率基本在70%以上，泾县最高，为87%。

图9 订正后最高气温平均准确率

图10 订正后最低气温平均准确率

因此，通过对欧洲细网格2米温度预报的订正，大大地提高了欧洲细网格2米温度预报产品在宣城地区的参考价值。

6 小结

（1）宣城市全年降水预报值总体偏高，在宣州区北部、广德北部和泾县西南部降水预报值偏小；另外，宣城市中部地区降水预报值的偏差相对小，而北部和南部的预报值偏差较大。

（2）TS评分总体随降水量级增大而减小，暴雨TS评分较差，小雨TS评分最好，晴雨准确率高，具有很好的参考价值。

（3）最低气温预报准确率比最高气温预报准确率更好，高出29.4%，有一定的参考价值，而最高气温预报基本没有参考价值。

（4）最低气温的预报值平均偏高，最高气温的预报值平均偏低。最低气温预报值偏差分布表现为宣州区北部偏低，而其余地区均表现为偏高；最高气温预报值表现为各地区均偏低的分布特征。

（5）从不同季节来看，秋季最高气温预报准确率最高（43%），冬季、春季、夏季依次降低；最低气温同样是秋季预报准确率最高（74.8%），夏季、春季、冬季依次降低。

（6）依据2017年各站的预报误差对2018年2米温度进行订正，最高气温平均准确率提高25.3%，最低气温平均准确率提高6.1%，不同季节气温预报准确率通过订正也均有提高，订正效果明显。